JPH1094831A - パイプ真円矯正方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイプの真円を容易にかつ確実に矯正できる
方法及び装置。 【解決手段】 矯正しようとする分岐管２３の内径を周
囲に渡り測定器３によって測定し、その測定した値に基
づき分岐管２３の内側を外周方向に向かって押し拡げ、
その後押し拡げた分岐管２３の内径を加工すべきデータ
と比較し、加工すべきデータ通りになるまでローラ２の
押し拡げ作業と測定器３の測定作業とを繰り返すので、
分岐管２３の矯正作業を自動化することができる。しか
も、測定器３による測定と、ローラ２による押し付け力
とを繰り返すと、分岐管２３が所望の径より大きく拡径
されるおそれがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプを真円に矯
正する方法とその装置とに係り、特に金属製からなる母
管の途中位置にバーリング加工により突設された、パイ
プとしての分岐管を高精度に成形するのに好適なものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、パイプ部品は、液体，気体等の
流路として使用されることが多く、特に原子力発電プラ
ントの核融合炉をなす圧力容器等においては、パイプに
バーリング加工などの二次加工を行うことにより分岐管
を形成し、その後、分岐管に他のパイプを溶接などによ
り連結して組立構造をなすものがある。

【０００３】その場合、パイプにバーリング加工によっ
て分岐管を形成する第一の従来技術においては、図５に
示すように、まずパイプをなす母管２１の途中位置に穴
２２を明け、次いでこの母管２１に成形型２４を入れた
後、成形型２４を母管２１の穴２２から引き抜くと、穴
２２の周壁部分が母管２１から隆起することにより、分
岐管２３を突出形成するようにしている。

【０００４】また、第二の従来技術においては、図６に
示すように、母管２１の穴２２に拡縮できる成形工具２
５を折り畳んだ状態で入れ、その後、成形工具２５を拡
げたままで穴２２から引き抜くことにより、分岐管２３
を形成するようにしている。

【０００５】さらに、第三の従来技術では、図７に示す
ように、自転すると共に分岐管２３の軸心を中心として
公転するローラ２６を用い、これを穴２２の周囲に沿っ
て押し拡げることにより、分岐管２３を形成するように
している。

【０００６】これら図５〜図７に示す従来技術では何れ
も、バーリング加工によって分岐管２３を形成した場
合、該分岐管２３の真円精度が良好とはいい難い。即
ち、分岐管２３は一般に図３及び図４に示すように、分
岐管２３において母管２１の軸心と平行な長軸側をなす
部分Ａと、母管２１の軸心と直交する短軸側をなす部分
Ｂとをもつ楕円形状となってしまう。そして、この楕円
形状では、長軸側の部分Ａに比較し、短軸側の部分Ｂの
剛性が弱いものとなる。そのため、パイプ同士を連結す
る組付け作業を実施する際には、作業者が管の内側に突
っ張り治具（図示せず）を使用して手作業などにて真円
矯正を行っている。

【０００７】さらに、第四の従来技術として、特開平７
−２４６４２５号公報に示される技術のものがある。こ
の技術のものは、図８に示すように、回転体２７に突設
された支持柱２８に回転アーム２９を介してスピニング
ローラ３０が複数個設けられ、同図に示す如く、スピニ
ングローラ３０を分岐管２３の内周面に接触させて回転
することにより、分岐管２３を拡管させ、或いは図示し
ないが、分岐管２３の外周面に接触させて回転すること
により分岐管２３を縮管させ、これによって分岐管を真
円矯正することが記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記に示す
従来技術では、以下の点について配慮されていない。即
ち、図５〜図７に示す第一〜第三の従来技術では、母管
２１にバーリング加工によって分岐管２３を形成した場
合、該分岐管２３が図３に示す如く変形してしまい、そ
のため、突っ張り治具等を用いて手作業などにて矯正し
ているので、その矯正作業に多大の工数を必要とし、し
かも作業者の依存率の高い作業となり、手間がかかる問
題がある。

【０００９】また、第四の従来技術では、スピニングロ
ーラ３０を分岐管２３の内周や外周に接触して回転する
ことにより分岐管２３の拡管を行うようにしているもの
の、この作業において分岐管２３の内周の変形や外周の
変形に対しスピニングローラ３０をどのような押し付け
力で作動させるのか、具体的に明示されていない問題が
ある。しかも第四の従来技術では、分岐管２３の外周に
スピニングローラ３０が接触することにより分岐管２３
を縮径できることが記載されているものの、実際には、
一旦形成された分岐管２３の径を加熱などの特殊な処理
をしないで縮小させることが困難であり、実用し難いも
のである。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、パイプの真円を容易にかつ確実に矯正することが
できるパイプ真円矯正方法を提供することにあり、他の
目的は、上記方法を的確に実施し得るパイプ真円矯正装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明方法にあっては、
母材管の途中位置に突設された分岐管と、円筒管の端部
との何れか一方からなるパイプを真円に矯正するパイプ
真円矯正方法において、Ａ）矯正すべきパイプの内径を
周囲に渡り測定器によって測定する測定工程と、Ｂ）そ
の測定した値に基づきパイプの内周部を外周方向に向か
って押し拡げる押し拡げ工程と、Ｃ）押し拡げたパイプ
の内径を再び測定する工程と、Ｄ）該工程にて測定した
データと加工すべき所望のデータと比較し、加工すべき
データ通りになるまでＢ）の工程とＣ）の工程とを繰り
返すことを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明装置にあっては、パイプと同
軸上に配置される回転軸と、該回転軸におけるパイプの
軸心と同一半径位置に配設され、かつパイプの内周部に
接触し得るローラと、回転軸に取付けられ、回転体の回
転時、パイプの内径を周囲に渡って測定し得る測定器
と、前記ローラをパイプの径方向に沿い移動させ、パイ
プの内周部に対し前記ローラを外周方向に押し付けさせ
る押しつけ力調整機構と、測定器の測定結果に基づき、
ローラの押し付け力調整機構を制御し、パイプの内周部
に対するローラの押しつけ力をコントロールする制御手
段とを有することを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１及
び図２により説明する。本発明方法は、単なる長尺状の
円筒管の端部と、母管２１に形成されたパイプとしての
分岐管２３との何れにも適用できるものであるが、本例
においては、分岐管２３を対象として述べる。即ち、本
発明方法を実施するためのパイプ真円矯正装置の一実施
例は、概略的には図１に示すように、回転軸１と、複数
個のローラ２と、測定器３と、ローラ２の押し付け力調
整機構とを有して構成されている。

【００１４】回転軸１は、矯正すべき分岐管２３の軸心
と同軸上に配置され、例えば図示しないステップモータ
等の駆動源によって回転する。

【００１５】ローラ２は、分岐管２３の内周部に接触し
て該分岐管２３の径を拡径するためのものであり、回転
軸１の先端に固定された円板形状のベース４上に回転自
在に軸支されると共に、回転軸１の軸心を中心とする半
径位置にそれぞれ配設されている。この場合、複数個の
ローラ２は、図１（ａ）に示すように、ベース４上にお
いて互いに等間隔（本例では３個あるため１２０度間
隔）となるように配置される。

【００１６】また、複数個の各ローラ２は、押し付け力
調整機構５によって分岐管２３の径方向に移動できるよ
うにしている。即ち、押し付け力調整機構５は、ベース
４の先端面において中央側に設置されたモータ６と、一
端がモータ６の出力軸に連結されたスクリュー軸７と、
そのスクリュー軸７の他端と係合すると共に、ローラ２
を軸支するスライド部材８と、該スライド部材８を半径
方向に摺動可能に案内するガイド９とを有している。そ
して、モータ６の駆動によってスクリュー軸７が回転す
ると、スライド部材８がガイド９上で回転軸１の半径方
向に沿い移動することにより、ローラ２が分岐管２３の
径方向に移動するようにしている。従って、この移動機
構４は、ローラ２を分岐管２３の内周部に対し外周方向
に移動させることにより、分岐管２３の内周部に対する
ローラ２の押しつけ力を調整することができるようにし
ている。

【００１７】測定器３は本例では、例えば分岐管２３の
内周部にレーザ光や赤外線光のような特定の光を出射
し、かつ跳ね返ってきた光を受光することにより分岐管
２３の内径を測定する非接触式のものであって、ベース
４に取付けられた支持部１０に移動機構１１を介し、径
方向に移動可能に取付けられている。測定器３の移動機
構１１は、支持部１０に取付けられたモータ１２と、該
モータ１２の駆動によって半径方向に沿い進退可能に設
けられ、かつ先端部に前記測定器３を装着した進退桿１
３とを具え、ローラ３の数に対応した数だけ設けられて
いる。なお、各移動機構のモータ１２は、複数個の測定
器３の測定精度が狂わないようにするため、各々の測定
器３を互いに所定位置に位置決めさせるものである。

【００１８】さらに、パイプ真円矯正装置においては、
測定器３の測定結果に基づき分岐管２３の内周部に対す
る押しつけ力を制御する制御部１４を有している。この
制御部１４は、分岐管２３の矯正作業に際し、回転軸１
の駆動によって測定器３が分岐管２３の内径を測定する
と、その測定値に基づき、対をなすローラ２の押しつけ
力調整機構５の作動を制御し、ローラ２のパイプ内径に
対する押しつけ力をコントロールするようにしている。
その場合、複数個の測定器３がパイプ内周において受け
持ち領域だけ回転することにより、全体としてパイプ内
径を全周に渡り測定するが、各測定器３の角度位置に応
じた測定データが制御部１１に取り込まれるようにして
いる。そのため、制御部１１は、各測定器３毎の測定デ
ータを個別に取り込むと共に、その各測定器毎の角度別
に応じた測定データを取り込んだ後、その取り込んだデ
ータに基づき対応する各ローラ２の押しつけ力をコント
ロールするようにしている。

【００１９】従って、実施例のパイプ真円矯正装置は、
分岐管２３と同軸上に配置される回転軸１と、回転軸１
の軸心を中心とする半径位置に配設された複数個のロー
ラ２と、分岐管２３の内径を周囲に渡って測定し得る測
定器３と、各ローラ２を分岐管２３の内周部に対し外周
方向に押し付けさせる押し付け力調整機構５と、各測定
器３を径方向に位置調整し得る移動機構１１と、測定結
果に基づきパイプの内周部に対するローラ２の押し付け
力をコントロールする制御部１４とを有して構成されて
いる。

【００２０】実施例のパイプ矯正方法は、上記の如き構
成よりなるので、次に、制御部１４の制御動作の説明に
関連して本発明方法の一実施例を、図２を用いて説明す
る。矯正作業に際しては、予め、図１に示すように母管
２１に設けられている分岐管２３をセットすると共に、
その分岐管２３内でこれと同軸上に回転軸１が予めセッ
トされているものとする。そして、この状態にあると
き、制御部１４に対し図２に示すように、オペレータの
操作により、母管２１の材質，径，板厚と、分岐管２３
の材質，板厚及び矯正しようとする値の径と、分岐管２
３の任意の点の弾性係数（塑性変形力）とをデータとし
て入力しておく（ステップ４１）。

【００２１】この場合、弾性係数（塑性変形力）のデー
タとしては、例えば、予めローラ２により分岐管２３の
所望の各点を押圧し、そのとき分岐管２３の各点にどの
程度の押し付け力を付与すれば、分岐管２３の各点が塑
性変形を得るのかを求めるための目安となるデータを演
算するために行う。

【００２２】上述の如くして必要な加工データがオペレ
ータにより入力され、かつ矯正作業がオンすると、制御
部１４は、回転軸１を駆動し、測定器３が分岐管２３の
内周で矢印の如く反時計方向に回転することにより、分
岐管の内径を周囲に渡り測定する（ステップ４２）。こ
の場合、測定器３はローラ２に対応し等間隔に設けられ
ているので、予め割り当てられた領域の範囲（本例では
測定器３，ローラ２が３個ずつ設けられているので、１
２０度）で回転することにより、分岐管２３の周囲を測
定することができる。これにより、制御部１４は、各測
定器３によって測定された分岐管２３の内径のデータが
順次取り込まれることとなる。

【００２３】次いで、測定器３による測定が終了する
と、制御部１４は、再び回転軸１を駆動し、その際、各
測定器３で測定した値に基づき押し付け力調整機構５を
制御するので、各ローラ２がこれと対となる各測定器３
で測定した内径部分を拡径するように押圧しながら回転
し、分岐管２３を拡径する（ステップ４３）。

【００２４】その後、制御部１４は、回転軸１をさらに
回転させ、前の段階でローラ２によって分岐管２３の押
し拡げた部分を、次の測定器３で測定すると共に、その
測定値を加工データと比較参照する（ステップ４４）。

【００２５】その場合、制御部１４は、分岐管２３が所
望のデータ通りに加工されたか否かをチェックし（ステ
ップ４５）、その結果、データ通りに加工されていれ
ば、矯正作業を終了する。もし、データ通りに加工され
ていない場合、制御部１４は、データ通りに加工される
までステップ４３以降の処理を繰り返す。

【００２６】本発明方法では、上述の如く、矯正しよう
とする分岐管２３の内径を周囲に渡り測定器３によって
測定し、その測定した値に基づき分岐管２３の内側を外
周方向に向かって押し拡げ、その後、押し拡げた分岐管
２３の内径を加工すべきデータと比較し、加工すべきデ
ータ通りになるまでローラ２の押し拡げ作業と測定器３
の測定作業とを繰り返すので、分岐管２３の矯正作業を
自動化することができる。しかも、測定器３による測定
と、ローラ２による押し付け力とを繰り返すと、分岐管
２３が所望の径より大きく拡径されるおそれがない。

【００２７】その結果、第一，第二の従来技術に比較
し、作業者が突っ張り治具等を用いて手作業で矯正する
ことが不要になるので、矯正作業を容易にかつ確実に行
うことができる。また、単にスピニングローラの押し付
けで拡管したりする第三の従来技術に比較し、測定器の
測定結果に基づきローラの押し付け力を考慮するので、
所望の加工データ通り正確に分岐管を矯正することがで
きる。

【００２８】また、実施例の真円矯正装置においては、
分岐管２３と同軸上に配置される回転軸１と、該回転軸
１における分岐管２３の軸心と同一半径位置に配設され
たローラ２と、回転軸１に取付けられ、回転軸１の回転
時、分岐管２３の内径を周囲に渡って測定する測定器３
と、分岐管２３の内周部に対しローラ２を外周方向に押
し付けさせる押しつけ力調整機構５と、測定器３の測定
結果に基づき、ローラ２の押し付け力調整機構５を制御
し、分岐管２３の内周部に対するローラの押しつけ力を
コントロールする制御手段１４とを有しているので、上
記本発明方法を的確に実施し得る。

【００２９】しかも、制御部１４は、矯正作業に際し、
予め分岐管２３の材質や板厚等をデータとして入力する
他、矯正すべき分岐管２３である現物の塑性変形力を考
慮し、これらのデータと測定データとに基づきローラ２
の押し付け力を決定するので、ローラ２によって所定寸
法より押し拡げ過ぎるのを確実に防止することができ、
装置としての信頼性を高める得る。

【００３０】さらに図示実施例では、三個のローラ２が
互いに等間隔をもって配設されると共に、その各ローラ
２間に同じ角度をもって測定器３も配設され、従って、
測定器３，ローラ２の双方が円周上で互いに等角度で配
置されているので、回転軸１を一回転させなくとも、分
岐管２３の内径測定や押し付け調整を全周に渡り行うこ
とができるので、矯正作業を効率的に行うことができ
る。しかも、三個のローラ２がベース４上でそれぞれの
押し付け力調整機構５を介し求心方向に沿うよう一体的
に形成されているので、ローラ２による押し拡げ作業の
とき、その作業の反力を安定して得ることができると共
に、ローラ２の支持強度を十分維持することができ、複
数のローラ間でアンバランスな押し付け力が生じるとい
うおそれを解消することができる。

【００３１】なお、図示実施例では、測定器３としてレ
ーザ光や赤外線光を利用する非接触タイプのものを用い
た例を示したが、分岐管２３の内周に直接接触すること
によって分岐管２３の内径を測定する接触タイプのもの
を用いてもよいのは勿論である。但し、この接触タイプ
の測定器としては、先端が分岐管内周壁に追従し得るよ
う弾性力を備えるものであればよい。

【００３２】また図示実施例では、上述の如く、ローラ
２及び測定器３が複数個設けられた例を示したが、少な
くとも各々が一個であれば矯正作業を行うことができ
る。さらに、図示実施例では、分岐管２３の真円を矯正
するものに適用した例を示したが、分岐管２３のみなら
ず、通常の長尺状の円筒管の端部の真円を矯正する場合
にも適用でき、上述と同様の作用効果を得ることができ
るので、それだけ汎用性を持たせることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１に
よれば、矯正しようとするパイプの内径を周囲に渡り測
定器によって測定し、その測定した値に基づきパイプの
内周部を外周方向に向かって押し拡げ、その後、押し拡
げた分岐管の内径の測定したデータと加工すべきデータ
と比較し、加工すべきデータ通りになるまでローラの押
し拡げ作業と測定器の測定作業とを繰り返すように構成
したので、分岐管の矯正作業を自動化することができ、
第一〜第三の従来技術のように手作業で矯正することが
不要になり、また第四の従来技術と異なり、測定器の測
定結果に基づきローラの押し付け力を考慮する結果、パ
イプの真円矯正を容易にかつ確実に行うことができる効
果がある。

【００３４】また、請求項２及び３によれば、回転軸と
ローラと測定器とローラ用の押し付け力調整機構と制御
手段とを有して構成したので、上記方法発明を的確に実
施し得る効果がある。特に請求項３によれば、制御手段
が矯正すべきパイプの材質，板厚と矯正すべきパイプの
塑性変形力と測定器による測定データとに基づき、ロー
ラの押し付け力を決定する手段とを有するので、ローラ
によって所定寸法より押し拡げ過ぎるのを確実に防止す
ることができ、装置としての信頼性を高め得る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するためのパイプ真円矯正装
置の一実施例を示す正面図（ａ）及び断面側面の説明図
（ｂ）。

【図２】本発明方法の一実施例を示す制御部のフローチ
ャート。

【図３】バーリング加工によって形成された分岐管を示
す正面図。

【図４】同じく分岐管を形成した母管を示す全体の断面
図。

【図５】第一の従来技術を示す分岐管形成時の説明図。

【図６】第二の従来技術を示す分岐管形成時の説明図。

【図７】第三の従来技術を示す分岐管形成時の説明図。

【図８】第四の従来技術を示す真円矯正時の説明図。

【符号の説明】

１…回転軸、２…ローラ、３…測定器、５…ローラ用の
押し付け力調整機構、１１…測定器の移動機構、１４…
制御部。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｂ 11/12 Ｇ０１Ｂ 11/12 Ｚ (72)発明者 野中 康広 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 白田 悟 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 武田 弘志 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 岡田 直弥 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 高橋 優貴 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 塚尾 直弘 茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立 設備エンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材管の途中位置に突設された分岐管
   と、円筒管の端部との何れか一方からなるパイプを真円
   に矯正するパイプ真円矯正方法において、 Ａ）矯正すべきパイプの内径を周囲に渡り測定器によっ
   て測定する測定工程と、 Ｂ）その測定した値に基づきパイプの内周部を外周方向
   に向かって押し拡げる押し拡げ工程と、 Ｃ）押し拡げたパイプの内径を再び測定する工程と、 Ｄ）該工程にて測定したデータと加工すべき所望のデー
   タと比較し、加工すべきデータ通りになるまでＢ）の工
   程とＣ）の工程とを繰り返すことを特徴とするパイプ真
   円矯正方法。
2. 【請求項２】 母材管の途中位置に突設された分岐管
   と、円筒管の端部との何れか一方からなるパイプを真円
   に矯正する装置であって、パイプと同軸上に配置される
   回転軸と、該回転軸におけるパイプの軸心と同一半径位
   置に配設され、かつパイプの内周部に接触し得るローラ
   と、回転軸に取付けられ、回転体の回転時、パイプの内
   径を周囲に渡って測定し得る測定器と、前記ローラをパ
   イプの径方向に沿い移動させ、パイプの内周部に対し前
   記ローラを外周方向に押し付けさせる押しつけ力調整機
   構と、測定器の測定結果に基づき、ローラの押し付け力
   調整機構を制御し、パイプの内周部に対するローラの押
   しつけ力をコントロールする制御手段とを有することを
   特徴とするパイプ真円矯正装置。
3. 【請求項３】 母材管の途中位置に突設された分岐管
   と、円筒管の端部との何れか一方からなるパイプを真円
   に矯正する装置であって、パイプと同軸上に配置される
   回転軸と、該回転軸に取付けられてパイプの軸心と同一
   半径位置に配置され、かつパイプの内周部に接触し得る
   ローラと、回転軸に取付けられ、回転体の回転時、パイ
   プの内径を周囲に渡って測定し得る測定器と、前記ロー
   ラをパイプの径方向に沿い移動させ、パイプの内周部に
   対し前記ローラを外周方向に押し付けさせる押しつけ力
   調整機構と、測定器の測定結果に基づき、ローラの押し
   付け力調整機構を制御し、パイプの内周部に対するロー
   ラの押しつけ力をコントロールする制御手段とを有し、
   かつ該制御手段は、矯正すべきパイプの材質，板厚と矯
   正すべきパイプの塑性変形力と測定器による測定データ
   とに基づき、ローラの押し付け力を決定する手段とを有
   することを特徴とするパイプ真円矯正装置。